[實用新型]一種鈣鈦礦型復合氧化物燃料電池

有效

• 申請號: 201721421398.1
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN207459068U
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 李白海;張博;郭浩然;汪蕓銳
• 申請（專利權）人: 成都賽倫斯環?？萍加邢薰?/a>
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M8/1213
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 廖慧敏

本實用新型提供了一種鈣鈦礦型復合氧化物燃料電池，所述電池至少包括陰極氣體擴散層、陰極催化劑層、電解質層、陽極催化劑層和陽極氣體擴散層，陰極催化劑層是由多個彼此相鄰的、自電解質層的第一外表面向陰極氣體擴散層外延的橫截面為等腰三角形的第一凸起構成；陽極催化劑層由多個彼此相鄰的、自電解質層的第二外表面向陽極氣體擴散層外延的橫截面為等腰三角形的第二凸起構成。通過將催化劑層設置為凹凸結構一方面增大了氣體與催化劑層的接觸面積有效提高了空氣或氧氣的反應活性，另一方面能夠使得空氣或氧氣自接觸氣體擴散層便能夠立即接觸到催化劑從而在催化作用下加快氣體的反應速度，增加氣體的擴散速率，從而進一步增大電池的利用率。

技術領域

本實用新型涉及電池技術領域，尤其涉及一種鈣鈦礦型復合氧化物燃料電池。

背景技術

鈣鈦礦型復合氧化物燃料電池作為一種新型能源轉換裝置，由于其高效、潔凈等優點正日益受到各國政府，科研工作者及普通民眾的重視。其具有以下優點：(1)全固態結構，不存在液態電解質所帶來的腐蝕和電解質流失等問題；(2)無須使用貴金屬電極，電池成本大大降低；(3)燃料適用范圍廣；(4)燃料可以在電池內部重整。通過電極材料中的摻雜來提高活性，優化堿錳電池的充放電性能，用含有錳的鈣鈦礦氧化物作為堿性溶液中的陰極材料將獲得較好的結果。

固體氧化物燃料電池單電池由兩個多孔電極和兩電極之間致密的電解質層所構成。氧分子在陰極得到電子被還原成氧離子，氧離子在電極兩側氧濃度差的驅動下，通過電解質中的氧空位定向躍遷，到達陽極與燃料氣體進行氧化反應，放出電子，電子傳到外回路形成電流帶動負載工作。由于空氣電池的正極活性物質是空氣中的氧氣，電池的電化學反應是發生在空氣電池和電解液形成的固液氣三相界面，所以它的電化學反應速度受到氧氣從空氣中擴散進來的速度以及截面的反應活性所控制。因此如何提高固液氣三相界面的電化學反應活性是目前需要解決的問題之一。

中國專利CN101317289A公開了一種膜催化劑層組件、膜電極組件、燃料電池及燃料電池堆。公開了在具有陽極催化劑層、陰極催化劑層以及配置于陽極催化劑層與陰極催化劑層之間的具有氫離子傳導性的高分子電解質膜的膜催化劑層組件中，但是上述專利的催化劑層采用的是在陽極催化劑層和陰極催化劑層中至少一方的周邊部，設置有每單位面積的催化劑中的電極催化劑質量從內部向外側減少的減少部分。也就是說上述專利的膜催化劑層在其周邊具有傾斜的邊緣。但是即便如此，燃料電池中的空氣或氧氣仍需要通過陽極電極層或陰極電極層后到達與催化劑接觸的表面時才能有效提高氧的反應活性。

實用新型內容

因此，基于現有技術之不足，本實用新型提供了一種鈣鈦礦型復合氧化物燃料電池，所述電池至少包括陰極氣體擴散層、陰極催化劑層、電解質層、陽極催化劑層和陽極氣體擴散層，其中，所述陰極催化劑層是由多個彼此相鄰的、自所述電解質層的第一外表面向所述陰極氣體擴散層外延的橫截面為等腰三角形的第一凸起構成；所述陽極催化劑層由多個彼此相鄰的、自所述電解質層的第二外表面向所述陽極氣體擴散層外延的橫截面為等腰三角形的第二凸起構成。

根據一種優選實施方式，其中，所述第一凸起的最高點和所述第二凸起的最高點分別距離所述電解質層的第一外表面和第二外表面的距離均為5μm。

根據一種優選實施方式，所述陰極氣體擴散層具有與所述陰極催化劑層的第一凸起形成的凹部相對應的橫截面為三角形的第三凸起。

根據一種優選實施方式，所述陽極氣體擴散層具有與所述陽極催化劑層的第二凸起系形成的凹部相對應的橫截面為三角形的第四凸起。

根據一種優選實施方式，所述電解質層的厚度為9μm。

與現有技術相比，本實用新型具有如下有益技術效果：